Folyó

A víz a Föld felszínének legaktívabb alakítója, s nélkülözhetetlen katalizátor úgy az élet, mint a kõzetek mállása terén.  A folyóvíz a szárazulati  erózió legfontosabb természetes közege a mérsékelt és trópusi  nedves éghajlati zónákban. Bár itt külön kiemelve tárgyaljuk, tevékenysége valójában összefügg a mállással és a lejtõmozgásokkal.
 
A folyóvízi erózió és üledékszállítás a mállással együtt, azzal párhuzamosan  kezdõdik, a kõzetviszonyok (beszivárgás), az éghajlati viszonyok (csapadék és párolgás aránya), és a lejtõviszonyok (lefolyás és beszivárgás aránya) függvényében. A vízfolyások létrejöhetnek a felszínen összegyûlt csapadékból, illetve a felszínalatti vizek felszínre lépésétõl. A felszínalatti vízek természetes úton forrásokban lépnek a felszínre. A források általában a vízzáró kõzetfelület felett, annak határán jutnak ki a felszínre.

Vízgyüjtõ rendszer
A legfontosabb nagy geomorfológiai egység a folyóvíz munkája szempontjából. Egy vízgyüjtõ rendszer egy kifolyási ponttal rendelkezik a gyüjtõ medence, folyammeder felé. Nagy vízgyüjtõ rendszerek (pl Duna) számos kisebb alrendszerbõl (pl Lajta, Garam, Ipoly,  Dráva, Tisza, stb) tevõdnek össze.

A vízgyüjtõket a topográfiai magasságkülönbség (a vízválasztók legmagasabb pontjai és a kifolyási pont között), a vízhálózat formája és sûrüsége, illetve a vízáramlás mértéke jellemzi.

A folyók szállított vízmennyiségét a
                                                            Q = w d v

összefüggés alapján számíthatjuk egységnyi idõ alatt egy kiválasztott pontban. A vízmennyiség számos tényezõ függvénye: klima, csapadék, kõzet permeabilitás, talaj, vegetáció.

A felszíni vízfolyások bonyolult hidraulikai rendszert alkotnak. A vízmozgás részben lamináris, részben turbulens. A két vízmozgás közötti arányt az un. Reynolds féle (dimenzió nélküli) szám mutatja:

                                                    Re = R v r
                                                                h

ahol R a hidraulikus sugár, v az áramlási sebesség, r  a sûrüség,    h a viszkozitás. Lamináris az áramlás, ha a Reynolds féle szám értéke 800-2000 közötti. 1-2 m/sec áramlási sebesség esetében lamináris áramlás csak az fenék fölötti alsó 1-2 cm-es zónában jön létre, mindenütt másutt turbulens jellegû az áramlás.

Az áramlási sebesség az alábbi módon számítható:

                                                 V = R^2/3 S^1/2  n^-1
 

ahol R a hidraulikus sugár, S a lejtés, n az érdességet kifejezõ mérõszám. Látható, hogy a sebesség a meder mélységre (hidraulikus sugár) jobban érzékeny, mint a lejtésre.

A folyómederben a sebesség eloszlása asszimetrikus, a meredekebb part  felé gyorsabb, a sekélyebb szakaszon lassúbb.

A területrõl összegyüjtött éves fajlagos vízmennyiség (lefolyás)(Q) a szállított vízmennyiség és a vízgyüjtõ területének (A)  hányadosa. A Mississippi esetében ez 17 cm/év, az Amazonas esetében 51 cm.

A felszíni vízhálózat jellemzõ az aljzatkõzetek szerkezetére. Az alábbi diagramon a legfontosabb vízhálózati tipusokat látjátok. Az elsõ, dendrites vízhálózat kis keménységû, gyenge áteresztõképességû kõzetek fölött jön létre. A párhuzamos hálózatos, halszálkás  vízrendszer egyenlõtlen keménységû  magmás, metamorf, nagy keménységû és/vagy jó vizáteresztõ képességû töredezett kõzetek váltakozása révén kialakult töréshálózata nyomán jön létre. A körkörös vízhálózat gyûrûs, hengeres süllyedékekre jellemzõ, mig a radiális vízhálózat rendszerint a fiatal, kis szilárdságú kõzetekbõl felépült kúpos földtani szerkezetekben, pl. vulkáni felépítményekben jön létre.

A lefolyó víz energiáját a vízhálózat legmagasabb pontja és az erózióbázis közötti szintkülönbség biztosítja:

 Ez a helyzeti energia fordítódik részben a meder kialakítására, részben az üledék szállítására. A mederalakítás és az üledékszállitás a rendelkezésre álló energia függvényében alakul, s a természetes egyensúly kialakulása irányába mozdul: a nagy helyzeti energiájú területeken jelentõs a mederalakító munka, amelynek révén a szállított üledékmennyiség nõ (és ezért kevesebb energia forditódhat lejjebb a mederalakításra). A kis helyzeti energiájú szakaszon a folyó a szállított üledéket lerakja, s ettõl megnövekedett energiahányad marad a mederalakításra.

A fenti arányokat a folyók szakaszjellege fejezi ki:
                                  mederalakítás    >    üledékszállítás        felsõ szakaszjelleg
                                  mederalakítás   =     üledékszállítás        középsõ szakaszjelleg
                                  mederalakítás    <    üledékszállítás        alsó szakaszjelleg

Felsõ szakasz jellegnél a legjellemzõbb mederfejlõdési folyamat a hátravágódás, melynél a kezdõdõ völgy bemetszõdése, völgyfõje egyre feljebb kerül, majd a völgyek egyesülésével szélesedik, V-alakú völgyek keletkeznek:

A középszakasz jellegen a lerakás és a szállítás egyensúlyban van, a folyó meanderezik. A folyókanyarok fejlõdése anak következménye, hogy a szállított üledék inerciája miatt a nagyobb üledékmennyiség a kanyar külsõ oldalán mélyebb medret, nagyobb sebességet, és ezért nagyobb eróziót fejt ki, mint a kanyarok belsõ oldalán. Holtágak, majd lefûzödött ágak, morotvák jönnek létre. A kanyar külsõ oldalán  övzátonyok képzõdnek.

 Az alsó szakaszjellegû részen az üledék lerakás - zátonyképzõdés - kerül túlsúlyba. A lebegtetve szállított anyagokat a folyó a szállítási energia lecsökkenése miatt az erózióbázisra érkezve lerakja.

Az alábbi diagramon az látható, hogy különféle méretû szemcsék folyóvizi eróziójához, szállításához milyen áramlási sebesség, energia szükséges. A víz áramlási sebessége egyenes összefüggésben áll a fent leírt szakaszjellegekkel. Mint látható, az agyagos üledékek (kötöttségük miatt)  csak nagy áramlási sebességnél kezdenek megmozdulni, de ezt követõen akár igen csekély áramlási sebesség mellett lebegõ állapotban maradnak (és szállitódnak). A legkönnyebben a homokos üledékek "mozdíthatók meg" a folyómederben, de a szemcsenagyság növekedésével csak egyre nagyobb sebsségû vizekben képesek szálítódni, egyébként leülepednek. A kavics anyag igen nagy sebességeknél szállitódik el, s csak a gyors vizekben képes nagyobb távú szállítódásra.

Az oldott anyag tartalom a természetes folyóvizekben számos tényezõ függvénye. Az alábbi táblázat az USA természetes folyóvizeire kapott adatok átlagát mutatja:

A táblázat szerint a természetes folyóvizek oldott ásványi anyag tartalma mintegy 10 %-a az ásványvizekének (min 1000 mg/l).

A nem oldott állapotú szilárd anyagok folyóvizi szállítása vagy lebegtetett formában, vagy a fenéken görgetett formában történik:

A folyóvizi szállítás szemcsenagyság szerinti függését a Stokes törvény írja le. Az összefüggés szerint a szilárd szemcsék süllyedési sebessége azonos sûrûségû szemcsék esetében a szemcsék méretétõl (tömegétõl),  a szállító közeg és a süllyedõ szemcse sûrüség különbségétõl és a szállitó folyadék viszkozitásától  függ:

A süllyedési sebességet különbözõ méretû kvarcszemcsék esetében az alábbi diagram mutatja be:

Egy  folyó teljes nyomvonalát láthatod az alábbi perspektivikus képen. A Mekong valahol a Himalaja lejtõin ered, középszakasz jellegûvé válik Thaifölddön, majd Kambodzsa és Vietnam határánál terül szét, válik alsó szakaszjellegüvé, mielõtt a Vietnami öböl delta torkolatában  elérné a Sziámi öblöt.

A folyóvizi üledékek jellegzetes szelvényében, a különbözõ szemcsenagyságú üledékek térbeli elrendezésében tükrözõdik a mederbeli áramlási sebesség megoszlás:

A folyóvizi üledékes összletek felépitése jellemzõen ritmikus, helyenként keresztrétegzett -  a keresztrétegzettség és a ritmikus szemcsenagysági változás az elmosási és lerakási szakaszok, illetve a szállítási energia periodikus váltakozásának tulajdonítható.

Az üledékek a folyóvizi szállítás közben aprózódnak, koptatódnak, szemcseméret és anyag szerint osztályozódnak. A kis szilárdságú kõzetek igen gyorsan aprózódnak, s lebegtetve - kõzetliszt illetve agyag szemcseméreti tartományban - szállítódnak, az ellenállóbb kõzetek kevésbé aprózódnak, nagyobb szecseméretben maradva többnyire csak görgetve szállítódnak, kisebb távolságot tesznek meg. Így a kõzetek osztályozottsága, törmelékanyaguk kõzettani homogenitása, a szemcsék koptatottsága a szállitási távolsággal nõ.